Принцип работы транзистора.

Отчет по лабораторной работе №2

ИССЛЕДОВАНИЕ ВАХ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ

 

 

Студент ________________                                          _________________ ____________________

(Группа)                                                               (Подпись, дата)                        (И.О.Фамилия)           

Студент ________________                               _________________ ____________________

                     (Группа)                                                                   (Подпись, дата)                        (И.О.Фамилия)

Студент ________________                               _________________ ____________________

                           (Группа)                                                                   (Подпись, дата)                        (И.О.Фамилия)

Студент ________________                               _________________ ____________________

                       (Группа)                                                                   (Подпись, дата)                        (И.О.Фамилия)

 

Руководитель                                                            _________________ ____________________

(Подпись, дата)                        (И.О.Фамилия)           

 

Консультант                                                   _________________ ____________________

(Подпись, дата)                        (И.О.Фамилия)           

 

2019 г.

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего образования

«Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана

(национальный исследовательский университет)»

(МГТУ им. Н.Э. Баумана)

УТВЕРЖДАЮ

Заведующий кафедрой __________

(Индекс)

______________ _______________

(И.О.Фамилия)

« _____ » ____________ 20 ____ г.

 

ЗАДАНИЕ

На выполнение научно-исследовательской работы

 

по теме _________________________________________________________________________

 

________________________________________________________________________________

 

________________________________________________________________________________

 

Студент группы _______________

 

________________________________________________________________________________

(Фамилия, имя, отчество)

 

Направленность НИР (учебная, исследовательская, практическая, производственная, др.)

________________________________________________________________________________

Источник тематики (кафедра, предприятие, НИР) _____________________________________

 

График выполнения НИР:     25% к ___ нед., 50% к ___ нед., 75% к __ нед., 100% к ___ нед.

 

Техническое задание ____________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

Оформление научно-исследовательской работы:

Расчетно-пояснительная записка на _____ листах формата А4.

Перечень графического (иллюстративного) материала (чертежи, плакаты, слайды и т.п.)  

_______________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

 

Дата выдачи задания « ___ » ____________ 20__ г.

 

Руководитель НИР                            _________________ ____________________

(Подпись, дата)                        (И.О.Фамилия)           

Студент                                                         _________________ ____________________

(Подпись, дата)                        (И.О.Фамилия)           

Цель лабораторной работы: построение входных и семейства выходных характеристик npn- и pnp-транзисторов.

Теоретическая часть.

Основные понятия.

Транзистор – это трехвыводной полупроводниковый прибор, предназначенный для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов в широком диапазоне частот и мощности.

Биполярные транзисторы — это полупроводниковые приборы, выполненные на кристаллах со структурой р-п-р-типа (а) или п-р-п-типа (б) с тремя выводами, связанными с тремя слоями (областями): коллектор (К), база (Б) и эмиттер (Э) (рис. 1а и б). База является управляющим электродом.

            Рис.1 – Биполярный транзистор

Ток в биполярном транзисторе определяется движением зарядов двух типов: электронов и дырок. Физические процессы в транзисторах р-n-р-типа и n-р-n-типа одинаковы. Отличие их в том, что токи в базах транзисторов р-n-р-типа переносятся основными носителями зарядов – дырками, а в транзисторах n-р-n-типа – электронами.

Режимы работы.

Режим отсечки транзистора – в этом режиме переход база-эмиттер закрыт, такое может произойти, когда напряжение база-эмиттер недостаточное. В результате ток базы отсутствует и, следовательно, ток коллектора тоже будет отсутствовать.

    Активный режим транзистора – это нормальный режим работы транзистора. В этом режиме напряжение база-эмиттер достаточное для того, чтобы переход база-эмиттер открылся. Ток базы достаточен и ток коллектора тоже имеется. Ток коллектора равняется току базы умноженному на коэффициент усиления.

    Режим насыщения транзистора – в этот режим транзистор переходит тогда, когда ток базы становится настолько большим, что мощности источника питания просто не хватает для дальнейшего увеличения тока коллектора. В этом режиме ток коллектора не может увеличиваться вслед за увеличением тока базы.

    Инверсный режим транзистора – этот режим используется крайне редко. В этом режиме коллектор и эмиттер транзистора меняют местами. В результате таких манипуляций коэффициент усиления транзистора очень сильно страдает. Транзистор изначально проектировался не для того, чтобы он работал в таком особенном режиме.

В режимах отсечки и насыщения управление транзистором практически отсутствует. В активном режиме ток через транзистор (IК) регулируется током базы.

Принцип работы транзистора.

Рис. 2 – Включение npn-транзистора по схеме с общим эмиттером

Подав положительный потенциал ЭДС источника  на коллектор и отрицательный на эмиттер (рис. 2), открывается переход Э-Б и закрывается переход Б-К, при этом ток коллектора  мал, он определяется концентрацией неосновных носителей (дырок для npn-транзистора) в коллекторе и базе. Если между эмиттером и базой приложить небольшое напряжение (0,6 В) в прямом направлении р-п-перехода Э-Б, то происходит инжекция электронов из эмиттера в базу, образуя ток эмиттера . В базе электроны частично рекомбинируют со свободными дырками, но одновременно от внешнего источника напряжения  в базу приходят новые дырки, образуя ток базы

Схема включения транзистора с ОЭ является наиболее распространенной вследствие малого тока базы во входной цепи и усиления входного сигнала как по напряжению, так и по току. Транзистор может работать на постоянном токе, малом переменном сигнале, большом переменном сигнале и в ключевом (импульсном) режиме.

Основные свойства транзистора определяются соотношениями токов и напряжений в различных его цепях и взаимным их влиянием друг на друга. На рисунке 3 представлены семейства входных и выходных статических характеристик биполярного транзистора в схеме с ОЭ.

Рис. 3 – Характеристики биполярного транзистора в схеме ОЭ